循環(huán)瓦斯飽和度對(duì)系統(tǒng)供熱影響的研究

星大松

（撫順礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司工程技術(shù)研究中心， 遼寧 撫順 113009）

撫順頁(yè)巖干餾技術(shù)自應(yīng)用以來(lái)，先后出現(xiàn)了半負(fù)壓（瓦斯排送機(jī)在冷卻塔前)工藝與全負(fù)壓（瓦斯排送機(jī)在冷卻塔后）工藝兩種生產(chǎn)技術(shù)。半負(fù)壓干餾工藝的優(yōu)點(diǎn)是循環(huán)瓦斯不經(jīng)過(guò)冷卻，飽和度高，冷卻塔熱負(fù)荷??；缺點(diǎn)是循環(huán)瓦斯中未完全回收的油品進(jìn)入加熱爐發(fā)生碳化、結(jié)焦等反應(yīng)，造成油品損失，瓦斯排送機(jī)輸送大量水蒸氣負(fù)荷大。全負(fù)壓干餾工藝的優(yōu)點(diǎn)是循環(huán)瓦斯飽和度低，瓦斯中的油品回收率更高，瓦斯排送機(jī)負(fù)荷??；缺點(diǎn)是冷卻塔負(fù)荷大，大量的熱能隨冷凝液排走。兩種干餾工藝技術(shù)各有自身的特點(diǎn)，本文僅對(duì)不同飽和度，相同體積（工況）流量的熱循環(huán)瓦斯供熱能力進(jìn)行論述，目的是明確不同飽和度對(duì)循環(huán)熱載體供熱能力的影響程度。

1 兩種干餾工藝流程與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

1.1 工藝流程

國(guó)內(nèi)油頁(yè)巖干餾回收工藝常用的有半負(fù)壓（瓦斯風(fēng)機(jī)在流程中部）回收工藝與全負(fù)壓（瓦斯風(fēng)機(jī)在流程尾部）回收工藝。

圖1 半負(fù)壓干餾工藝流程框圖

圖2 全負(fù)壓干餾工藝流程框圖

1.2 工況基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

計(jì)算過(guò)程假定干餾爐的處理量相同（100 t/h），加熱爐的供熱能力相同，循環(huán)熱載體中干瓦斯組成相同，選取加熱后的熱循環(huán)瓦斯的平均溫度同為650 ℃，干餾爐出口溫度為100 ℃。

表1 兩種工藝操作循環(huán)瓦斯工況數(shù)據(jù)

表2 瓦斯不同工況比熱數(shù)據(jù)

表3 瓦斯組成表（體積比）

2 兩種干餾工藝供熱能力的核算

以1 m3工況循環(huán)瓦斯為基準(zhǔn)分別計(jì)算半負(fù)壓干餾工藝與全負(fù)壓干餾工藝循環(huán)熱載體攜帶的熱量與供給的熱量。

2.1 半負(fù)壓干餾工藝

半負(fù)壓工藝1m3工況循環(huán)瓦斯80℃數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

表4 半負(fù)壓干餾工藝循環(huán)瓦斯數(shù)據(jù)（1立）

半負(fù)壓工藝1 m3工況循環(huán)瓦斯80 ℃數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

⑴ 入方帶熱（出加熱爐攜帶熱量）

① 干瓦斯攜帶熱量

② 水蒸氣攜帶熱量

③ 入方合計(jì)

⑵ 出方帶熱（出干餾爐攜帶熱量）

① 瓦斯攜帶熱量

② 水蒸氣攜帶熱量

③ 出方合計(jì)

⑶ 對(duì)干餾爐的有效供熱

2.2 全負(fù)壓工藝

全負(fù)壓工藝1 m3工況循環(huán)瓦斯80 ℃數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。

表5 全負(fù)壓干餾工藝循環(huán)瓦斯數(shù)據(jù)（1 m3）

⑴ 入方帶熱（出加熱爐攜帶熱量）

① 瓦斯攜帶熱量

② 水蒸氣攜帶熱量

③ 入方合計(jì)

⑵ 出方帶熱（出干餾爐攜帶熱量）

① 瓦斯攜帶熱量

② 水蒸氣攜帶熱量

③ 出方合計(jì)

⑶ 有效供熱

2.3 匯總對(duì)比

對(duì)兩種工藝供熱情況進(jìn)行匯總，見(jiàn)表6。

表6 兩種干餾工藝循環(huán)瓦斯供熱對(duì)比（1 m3）

從計(jì)算結(jié)果可以看出，相同工況流量的狀態(tài)下，加熱爐出口高飽和度的循環(huán)瓦斯所攜帶的熱量，要遠(yuǎn)大于低飽和度瓦斯所攜帶的熱量；干餾爐出口高飽和度循環(huán)瓦斯所帶出的熱量，同樣高于低飽和度所帶出的熱量，兩者的差值即干餾爐的有效供熱量得到了相反的結(jié)論，低飽和度循環(huán)瓦斯所供的有效熱量要略高于低飽和度循環(huán)瓦斯所供的有效熱量，約34 kJ/m3工況瓦斯。

3 不同飽和度循環(huán)瓦斯供熱分析

按照現(xiàn)有的操作經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別計(jì)算半負(fù)壓與全負(fù)壓兩種工況循環(huán)瓦斯所攜帶的總的有效熱量：

⑴ 半負(fù)壓工藝

⑵ 全負(fù)壓工藝

⑶Q有效=Q全負(fù)壓有效-Q半負(fù)壓有效=4×106kJ/h=4 GJ/h

從計(jì)算結(jié)果可以看出，現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際操作中，全負(fù)壓操作工藝的循環(huán)瓦斯供熱量要遠(yuǎn)高于半負(fù)壓操作工藝。

4 結(jié)論

通過(guò)以上的理論計(jì)算可以得出：循環(huán)瓦斯的飽和度對(duì)干餾系統(tǒng)的供熱存在一定的影響，按熱載體所攜帶的熱量計(jì)算，高飽和度的循環(huán)瓦斯占有優(yōu)勢(shì)；按循環(huán)瓦斯為干餾系統(tǒng)提供的有效熱量計(jì)算，低飽和度的循環(huán)瓦斯反而占有優(yōu)勢(shì)。在回收工藝技術(shù)的選擇上，我們應(yīng)明確循環(huán)瓦斯作為熱載體的目的，高飽和度的循環(huán)瓦斯固然帶有更多的熱量，但有效供給干餾系統(tǒng)的熱量并不比低飽和度的循環(huán)瓦斯高，相反的，其給回收系統(tǒng)和供熱系統(tǒng)造成了更高的負(fù)荷，因此在工藝參數(shù)的控制上，更應(yīng)傾向于低飽和度的循環(huán)熱載體。

［1］侯祥麟. 中國(guó)頁(yè)巖油工業(yè)［M］. 北京：石油工業(yè)出版社，1984.

［2］錢(qián)家麟. 油頁(yè)巖石油的補(bǔ)充能源［M］. 北京：中國(guó)石化出版社，2008.

［3］劉光啟. 化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)［M］. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

［4］陳敏恒. 化工原理（第三版）［M］. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.